雾化小量润滑切削技术中扇形喷嘴的设计与研究

摘要

在切削加工中，传统中使用切削液浇注切削区虽然可以达到冷却和润滑的目的，但是带来的后果是生产现场和工厂周边生态环境的污染，油液成本和废油处理成本引起的制造成本的提高。在倡导低碳生活和发展环境友好型产业的今天，传统浇注式已成为机械加工行业可持续发展的一个瓶颈。而雾化小量润滑切削技术是解决上述问题的有效途径之一，也得到了国家有关部门的强力扶持。本文对雾化小量润滑技术中的喷嘴结构参数和喷射参数进行了探索性的研究，主要研究体现在以下几个方面:
　　1.探究雾化小量润滑冷却机理，分析其优越性，并根据切削加工特点组建一套雾化小量润滑的生成装置，并对其进行了相关的试验研究。
　　2.结合机加工中温度和压力分布，合理选择喷射方位和喷射角度并设计一个空气辅助雾化扇形喷嘴。
　　3.根据喷嘴特点建立喷嘴内部混合流场、喷头的喷射流场以及扇形喷头下流场的模型，并对它们进行流动仿真分析，优化喷嘴结构参数，优化喷嘴的工作参数。
　　4.通过喷雾实验与仿真对比，测定分析雾化效果并探索其在切削实际中的初步应用。
　　采用自行设计出的气泡雾化扇形喷嘴，组建相关的喷雾试验系统，通过喷雾实验表明:系统在较低工作压力下，利用这种喷嘴就可以取得良好的雾化效果;且出流截面形状可以满足切削加工的特殊区域要求。因此，在机械加工中的切削领域具有很大的推广价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 绿色切削加工技术及其研究现状

1．2．1 喷雾冷却

1．2．2 微量润滑

1．3 雾化技术概述

1．3．1 雾化发生方法

1．3．2 气泡雾化技术

1．4 本课题研究的目标和内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

第二章 雾化理论及其冷却润滑原理

2．1 液体雾化方式概述

2．2 液体雾化机理

2．2．1 雾化模型

2．2．2 雾化弹论

2．2．3 雾化决定因素

2．3 雾化喷嘴的种类及液滴分布特点

2．4 雾滴冷却润滑机理

2．4．1 雾化喷射冷却原理

2．4．2 雾滴的润滑机理

2．4．3 雾化小量润滑对雾化喷嘴的要求

2．5 小结

第三章 气泡雾化喷嘴的研究设计

3．1 气泡雾化机理及特点

3．1．1 气泡雾化机理

3．1．2 气泡雾化特点

3．1．3 气泡雾化影响因素

3．2 混合腔的设计

3．3 喷嘴关键部件设计及其优化

3．4 气泡雾化喷头设计

3．4．1 扇形喷头设计

3．4．2 扇形喷嘴喷口相关特征的计算

3．5 气泡雾化喷嘴的总体设计

3．6 小结

第四章 雾化喷嘴的建模

4．1 仿真软件FLUENT介绍

4．2 模型满足的数学方程

4．3 喷嘴流场模型的建立

4．4 小结

第五章 雾化喷嘴内外流场及喷头数值模拟

5．1 内部流场的数值模拟

5．2 基于FLUENT模拟图对注气管结构的优化

5．3 基于模拟结果分析对工作参数的优化

5．4 喷头出流口处的数值模拟

5．4．1 喷头椭球体及其出口曲面出流分析

5．4．2 出口处雾化角分析

5．5 喷嘴下流场数值模拟

5．5．1 喷嘴下流场速度分布

5．5．2 下流场射流方向上喷流截面特点

5．5 小结

第六章 雾化喷嘴的实验分析

6．1 喷雾实验系统设计与组建

6．2 喷嘴喷雾效果试验分析

6．2．1 雾化喷嘴的实验分析

6．2．2 喷雾参数对雾化效果的影响规律

6．3 小结

第七章 总结与展望

7．1 论文成果

7．2 研究展望

参考文献

致谢

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